dm2016 01 57 59

Датчики колес

Перспективы точечных систем обнаружения колес подвижного состава В конце сентября 2015 г. в Вене состоялся очередной форум по системам обнаружения колес подвижного состава (Wheel Detection Forum, WDF), в котором приняли участие более 200 специалистов из 30 стран, в том числе представители ведущих компаний — поставщиков датчиков колес, системных интеграторов, операторов железнодорожной инфраструктуры и исследовательских организаций. Форум WDF традиционно проводит компания Frauscher Sensortechnik — один из наиболее авторитетных в мире изготовителей датчиков и систем счета осей подвижного состава. Соответственно форум был посвящен в первую очередь тенденциям и перспективам развития точечных датчиков колес подвижного состава, а также расширению сфер их применения. Несколько докладов было посвящено передаче ответственной информации систем счета осей через общедоступные сети связи. Вместе с тем наиболее значимым событием пленарного заседания форума стал доклад о возможностях применения волоконно-оптических сенсоров на железнодорожном транспорте, представленный М. Шубертом (M. Schubert) из компании DB Netz — оператора инфраструктуры железных дорог Германии (DB). Доклад вызвал бурное обсуждение среди участников форума.

вер — Вюрцбург уже более полутора лет в опытной эксплуатации находится система, позволяющая превращать волоконно-оптический кабель, уложенный вдоль железной дороги, в линейку виртуальных микрофонов с шагом 10 м. Для этого к кабелю с обоих концов подключены приемопередающие устройства компании OptaSense, транслирующие в оптическое волокно контрольные импульсы. Принимаемые сигналы анализируются в реальном времени, и по результатам анализа

Ограничения при проезде тоннеля

ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2016, № 1

Контроль портала тоннеля

Хищение кабеля

Падение на путь камней и деревьев

Уровень шума от поезда Слежение за движением поезда Контроль полносоставности Определение категории поезда

Обнаружение греющихся букс и дефектов колес

Волоконно-оптический кабель как универсальный сенсор В Германии на участке Фульда — Моттгерс длиной 33 км высокоскоростной линии Ганно-

в привязке к конкретным координатам на пути выявляются различные события, вызывающие микродеформации кабеля, — от прохода колеса с ползуном и дефекта на рельсе до наличия автомобиля на переезде или падения на путь посторонних предметов (рис. 1 и 2). Кабель при этом по-прежнему используется для передачи информации. Подобные системы уже широко применяют в разных областях — для проверки состояния трубопроводов, для контроля периметра охраняемого объекта и др. Полученная информация поступает в систему диагностики технического состояния инфраструктуры и подвижного состава железных дорог Германии. Новая технология успешно проверена на испытательном полигоне Центра транспортных технологий TTCI в США (определение ползунов на колесах), на испытательном участке в Техасе (обнаружение животных вблизи пути) и на Федеральных железных дорогах Австрии (обнаружение падения на пути горной породы). Ожидается, что эти приложения удастся довести до промышленных образцов в течение года. Исследования возможности применения системы в качестве ответственного приложения

Плотность прилегания стрелочных остряков

Состояние мостов

Состояние пути (излом рельса, дефекты на поверхности катания) Волоконнооптический кабель

Рис. 1. Возможности применения волоконно-оптического сенсора

57

Время

Датчики колес

Дождевая вода на сливах у порталов тоннелей

Работа вентилятора детектора греющихся букс

Остановка и трогание поезда после обгона

Работа путевой машины

Путь

Рис. 2. Фиксация событий на опытном участке волоконно-оптическим сенсором

для определения местоположения, скорости и полносоставности поездов находятся пока на сравнительно ранней стадии (появление первых промышленных образцов прогнозируется через 5 лет), но уже через 2 года система сможет определять категорию проходящего поезда, что позволит устанавливать соответствующие ограничения скорости при проходе тоннеля.

Расширение областей применения датчиков колес Другие доклады были посвящены опыту применения точечных датчиков колес в разных странах и использованию этих датчиков не только в системах счета осей для контроля свободности пути, но и в других приложениях, например в напольных системах контроля технического состояния подвижного состава.

Рис. 3. Датчик WD2S компании Loram с шаблоном для регулировки положения на рельсе

Так, по данным американской компании Loram — поставщика путевых машин, устройств управления трением в системе колесо — рельс и колесных датчиков (рис. 3), на железных дорогах Северной Америки в настоящее время внедрено 18 тыс. напольных систем смазывания рельсов, в которых используется от 20 до 25 тыс. точечных датчиков колес. Только для замены устройств по разным причинам ежегодно необходимо примерно 1500 датчиков. В целом потенциал рынка в Северной Америке оценивается в 30 тыс. систем смазывания рельсов. Значительное число датчиков колес применяется на сортировочных станциях (в масштабах Северной Америки — более 20 тыс. ед.). К датчикам предъявляются жесткие требования как по диапазону рабочих температур (от –51 до +48 °С), так и по устойчивости к воздействию воды, снега, льда, песка и т. п. Кроме того, должна быть предус­­мотрена возможность быстрого демонтажа и повторного монтажа датчиков с применением минимального набора инструментов при проведении путевых работ. Датчики должны быть совместимы с существующими системами горочной автоматики, интервального регулирования движения поездов, переездной сигнализации и смазывания рельсов.

В Австралии, по данным компании Wabtec, счетчики осей используются с 1987 г. в системах сигнализации как на пригородных линиях, так и на грузовых линиях с тяжеловесным движением. Внедрение счетчиков осей обусловлено стремлением повысить надежность устройств контроля свободности пути и упростить техническое обслуживание. В настоящее время в Австралии эксплуатируется более 2800 счетных пунктов, в Новой Зеландии — около 1000 счетных пунктов. Хорошие результаты получены при использовании счетчиков осей с аппаратурой, выполненной по классу защиты IP67, на железных дорогах в странах с тропическим климатом, для которого характерны частые грозы и наводнения. Так, счетчики осей в Мумбае (Индия) сохраняли работоспособность в условиях наводнения, когда пути пригородных линий были почти полностью покрыты водой.

Датчики колес и счетчики осей компании Frauscher Австрийская производственная компания Frauscher Sensortechnik к настоящему времени поставила более 100 тыс. датчиков, работающих более чем в 70 странах, и быстро расширяет свою деятельность в глобальном масштабе, открывая новые дочерние компании и представительства. К ним относятся дочерняя компания в Мельбурне, предназначенная для обслуживания австралийского рынка, и представительство в Куала-Лумпуре, где на железной дороге Express Rail Link установлены новейшие счетчики осей модели FAdC, которые проходят испытания и процедуру подтверждения соответствия. В 2013 г.

Frauscher учредила дочернюю компанию в Бразилии для обслуживания латиноамериканского рынка. Компания Frauscher намерена всерьез выйти на рынок Северной

58 ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2016, № 1

Датчики колес

Америки и недавно организовала базу в Принстоне, штат НьюДжерси, для работы со многими местными поставщиками оборудования железнодорожной автоматики и телемеханики. Пока же на железной дороге Alaska Railroad реализуется пилотный проект, в ходе которого счетчики осей недавно были введены в эксплуатацию в длинном Уиттиерском тоннеле, где состояние балласта не позволяет применять рельсовые цепи. Счетчики осей австрийской компании применяются также для определения местоположения поездов на территории депо метрополитена Балтимора. Компания Frauscher поставляет более 900 датчиков колес типа RSR123 для контроля свободности пути на участке Таррагона — Кастеллбисбал протяженностью 90 км, который входит в реконструируемый Средиземноморский коридор железных дорог Испании. Модернизацией средств сигнализации занимается здесь консорциум компаний Bombardier и Siemens. На участке Бургос — Вента‑де-Баньос высокоскоростной линии Вальядолид — Леон, который компании Alstom и Bombardier оснащают системой ETCS уровня 2, для контроя свободности пути используют счетчики осей ACS2000 с датчиками RSR123. Для удовлетворения растущего спроса дочерняя компания Frau­ scher Sensor Technology India в ноябре 2014 г. открыла собственное производственное предприятие в Майсуре. В настоящее время здесь ведется сборка счетчиков осей ACS2000 в исполнении, согласованном с Научно-исследовательской организацией по проектированию и стандартизации (RDSO) железных дорог Индии (IR). Эти счетчики осей устанавливаются на железнодорожных участках в районе Мумбая в рамках программы модернизации средств сигнализации в пригородной зоне.

Рис. 4. Датчик колеса RSR110

В 2016 г. планируется открытие центра инноваций в штаб-квартире компании Frauscher в Сан-Мариенкирхене, где будут размещены новые лаборатории и мощности для разработки новой продукции. Компания ежегодно инвестирует в научно-исследовательские работы около 10 % годового оборота. При разработке новой продукции реализован подход с упором на RAMS (надежность, готовность, ремонтопригодность и безопасность) с учетом специфических требований заказчиков. Наряду с лабораторными испытаниями соглашение с ÖBB Infrastruktur — оператором инфраструктуры Федеральных железных дорог Австрии позволяет компании Frauscher проводить долгосрочные испытания на прилегающем участке железнодорожной сети в условиях коммерческой эксплуатации. В числе последних разработок компании — безопасный Ethernetпротокол Frauscher (FSE) для обмена данными между счетчиком осей и системой сигнализации. Его можно использовать для обмена прикладными данными любого типа, а не только информацией от счетчиков осей. Это означает, что протокол можно использовать для обмена данными различных типов.

Датчик с открытым интерфейсом Австрийское предприятие Frau­­­­ scher способно выпускать до более 30 тыс. датчиков в год. Это дало компании возможность запустить

серийное производство датчиков RSR110 (рис. 4), которые впервые были представлены на выставке InnoTrans 2014 в Берлине и вызывают большой интерес. Ранее датчики Frauscher поставлялись только в комплекте с электронным оборудованием в качестве счетчиков осей или систем контроля занятости пути, однако есть много потребителей, которые хотели бы приобрести их в качестве отдельного устройства для применения в приложениях, не связанных с обеспечением безопасности. Сконструированный на основе датчика колеса RSR123 одиночный датчик RSR110 оснащен открытым аналоговым интерфейсом, позволяющим использовать его совместно с разнообразным существующим оборудованием. Типичным примером использования датчика может служить перевод в активное состояние такого путевого оборудования, как системы обнаружения греющихся букс или дефектов повреждений колес, лубрикаторы, устройства автоматической идентификации подвижного состава или видеомониторинга. Выходной сигнал соответствует кривой независимого от нагрузки тока, который может быть интерпретирован микропроцессором или программируемым контроллером не только для обнаружения колесной пары, но также для определения направления и скорости движения, центра колеса и его диаметра. После начала серийного производства датчиков RS110 уже более 20 потребителей используют их в собственных системах и в настоящее время проводят полевые испытания аппаратуры. Данные, полученные производителем датчиков от потребителей, свидетельствуют о простоте внедрения и высокой точности. Материалы конференции Wheel Detection Forum 2015 (www.wheeldetectionforum.com); Railway Gazette International, 2015, № 9, pp. 54 – 55.

ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2016, № 1 59